讓機器人聽命于人
http://www.sharifulalam.com 2013-09-10 17:20 來源：中國科學報
▲老人服務機器人參加深交會展示
▲“四自由度工業搬運機器人”樣機 ▲仿壁虎輪足復合爬壁機器人三維CAD圖與樣機
近日在國內上映的好萊塢大片《環太平洋》中有這樣一段特寫，男主人公在介紹中國紅色風暴號機甲戰士時，特別提到這款機甲戰士是于常州制造的。隨后，常州的智能裝備產業受到新一輪關注熱潮。
位于常州市科教城的中國科學院合肥物質科學研究院（以下簡稱合肥研究院）先進制造技術研究所（以下簡稱先進制造所）頻頻接到電話，詢問機器人事宜。雖然先進制造所跟影片中的機器人并無關系，但該研究所的主要研發工作正是面向先進制造領域機器人與智能裝備的核心技術需求。
先進制造所副所長駱敏舟在接受《中國科學報》記者采訪時表示：“作為合肥研究院唯一一家落地常州市的科研單位，我們從事先進制造領域的研究已有多年。借助常州的市場需求和政府幫扶，先進制造所已在機器人市場化的方向上邁出一大步。”
市場需求興旺
常州市是近代中國民族工商業的發祥地，位于長三角中心地帶，緊鄰蘇州與無錫兩市。這3座城市構成了蘇—錫—常都市圈。
上世紀80年代初，常州市憑借發達的鄉鎮工業，創造了跨時代的“蘇南模式”。這些年來，裝備制造業一直引領該區域經濟發展，常州市正在成為一座潛力巨大的現代裝備制造城。
早在2007年，合肥研究院與常州市科教城共建成立了常州機械電子工程研究所；2010年成立的先進制造所是以常州機械電子工程研究所為基礎，與原中科院合肥智能機械研究所智能車輛技術中心、常州現代設計與制造中心合并而成。
“當年，我們十幾個人從合肥來到常州，一切從零開始。如今，不少人已在這里安了家，先進制造所也成為合肥研究院在常州市院地合作的一枚豐碩果實。”駱敏舟告訴記者。
常州市有近10萬家民營企業，大部分企業對機械裝備制造有著強烈的需求。在先進制造所機器人技術研究中心，數十臺儀器裝備每天24小時不停歇地運行著，這些裝備的購置和每年的運行維護成本不菲。
機器人技術研究中心副主任孫少明說：“多數設備是為企業采購的，幫助其完成相關機械設備的制造和檢測。因此，運行費用也由這些使用的企業來攤銷，而購置成本則由政府補貼。”
日前，江蘇省科技支撐計劃重點項目“多功能冗余自由度雙臂工業機器人開發及示范應用”啟動會在常州科教城召開。會上，常州市副市長王成斌希望該項目能瞄準創新機制，早日做出實體；瞄準產業應用，細分市場需求；瞄準技術突破，從企業角度考量。
協同創新攻關
“多功能冗余自由度雙臂工業機器人開發及示范應用”項目由先進制造所牽頭，南京航空大學、江南大學、常州大學、江蘇洪昌科技、江蘇龍城精鍛等科研單位和企業共同參與。
該項目以研制下一代多功能冗余自由度雙臂工業機器人為首要目標，同時攻克一系列關鍵技術，包括雙臂工業機器人虛擬樣機建模與系統仿真、機電一體化關節等關鍵功能部件開發、欠驅動手爪的創新設計以及機器人集成測試與模擬多工況測試等。
項目負責人、副研究員陳劍介紹，多功能冗余自由度雙臂協作工業機器人，可以像人的兩個手臂一樣進行雙臂協調操作和精細安裝，并在諸如航空航天、汽車電子、高端裝備以及特種作業環境下應用，是下一代工業機器人發展的重點。
該項目最大的特點是由多單位協同創新。其中，先進制造所是江蘇省機器人與智能裝備產業技術創新戰略聯盟的理事長單位，聯盟聚集了該領域的研究所、高校和企業，駱敏舟任該聯盟理事長一職。
“借助這一平臺，我們將研究所、高校和企業聯合起來：高校以理論和探索為主，研究所出工程化產品，再由企業將產品與市場建立緊密聯系。三方在協同創新的體系里互相彌補、共同進退。”駱敏舟表示。
加快產業進程
多功能冗余自由度雙臂工業機器人代表了仿生機器人發展的一個方向，孫少明負責的仿生爬壁機器人項目就是其中一類。
該項目以壁虎、昆蟲等生物的粘附爬行能力為模仿對象，利用微加工技術，設計并制作仿壁虎腳趾表面微納粘附陣列和仿昆蟲足部微刺式粘附結構，發展仿壁虎機器人技術，使其具有類似壁虎、昆蟲等三維空間表面無障礙運動能力。該項目還獲得了“973”項目——“微納光機電系統的仿生設計與制造方法”的支持。
在這之前，先進制造所已經在工業和服務機器人領域取得一定進展。該所承擔了由唐山任氏水泥設備有限公司委托的“四自由度工業搬運機器人”項目，其也成為中科院唐山高新技術研究與轉化中心2012年科技成果轉化項目之一。
該項目產品以平行四連桿并聯機構為基礎，串接兩個旋轉關節及相應連桿操作機構，構成四自由度混聯機器人，通過人工示教產生機器人的工業作業路徑，實現固定路徑的物料搬運，同時按照規定的垛形進行碼垛，避免了多關節機器人控制復雜、作業成本高、效率低等缺點。
該所還承擔了中科院“知識創新工程”重要方向性項目“老人服務機器人”，目前樣機已開發完成，并通過安徽省科技廳成果鑒定，其主要技術性能指標達到國內領先水平。
駱敏舟介紹，老人服務機器人作為自主創新成果，曾參加第十二屆中國國際高新技術成果交易會及各種展會活動，成功演示了自主移動式取水、取藥、娛樂聊天、摔倒監測及運動健身等功能，并成為各界媒體和觀眾關注的焦點。
如今，先進制造所正在圍繞工業機器人和服務機器人作進一步探索，并且關注前沿的仿生機器人，駱敏舟希望先進制造所能形成一個相對完整的機器人產業鏈條。
機器人產業已發展多年，但是對社會有益、有特殊功能機器人的開發研制非常不容易，有時更需要先進制造所和其他各單位不斷協同，才能將相關機器人推向市場。
駱敏舟由衷地感慨：“不管未來機器人如何發展，它們都必須聽命于人、不能傷害人類；當然，人類也必須尊重機器人。這樣，人和機器人才能在未來經濟社會和睦相處。”
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